球坐标操控机构制造技术

本发明专利技术是揭露一种球坐标操控机构，乃架构于前案(US8,579,714B2)的内框与外框双四面体结构共心轴接四组内轨与外轨弧杆的三自由度转向机构为基础，在本发明专利技术中增设至少一组可选择轴接于内框或外框结构的终端弧杆组，以达到可直接输出力或力矩的多自由度球坐标操控机构。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术是揭露一种球坐标操控机构，乃架构于前案(US8,579,714B2)的内框与外框双四面体结构共心轴接四组内轨与外轨弧杆的三自由度转向机构为基础，在本专利技术中增设至少一组可选择轴接于内框或外框结构的终端弧杆组，以达到可直接输出力或力矩的多自由度球坐标操控机构。【专利说明】球坐标操控机构
本专利技术是有关于机械手臂或运动载台操控的技术，可装载各式对象在多自由度运 动的球坐标操控机构。
技术介绍
现行常用于球面经纬度运动的机构为传统的平衡环式（G im bals)机构。平衡环 式机构允许动力承载以大角度甚至连续旋转。但是此机构是逐环架构，导致实施时，动力承 载体积或惯量需求较大时，内环与外环半径亦须相对大幅扩增，延伸庞大的操作空间难以 类比其承载容积。而且平衡环式机构因逐环架构亦会有电讯传输、线束缠绕等等问题。 1990 年 Lavel 大学教授 C. M. Gosselin 和 J. F. Hamel 发表 3-RRR 球面并联机 构Agile Eye,该机构包括三个转动输入轴，从上俯视Agile Eye,形成三轴同心120°均 等分布，驱动三组弧形连杆组的球面转向机构，但是Agile Eye很难直接输出力或力矩。 C. M. Gosselin教授还揭露另一构型（US5, 966, 991)，采用五弧形连杆的两自由度转向机 构。
技术实现思路
有鉴于上述已知问题与不足，乃于稍早前案（US8, 579, 714B2)揭露：内框与外框 双四面体结构共心轴接四组内轨与外轨弧杆的三自由度转向机构。本专利技术乃架构于前案 (US8, 579, 714B2)，增设至少一组可选择轴接于内框或外框结构的终端弧杆组，以达到可直 接输出力或力矩的多自由度球坐标操控机构。前案（US8, 579, 714B2)因为不受新增终端弧 杆组的牵绊，故运动空间较大，但本专利技术却通过新增至少一组终端弧杆组得以直接输出力 或力矩。 【专利附图】【附图说明】 图IA为单组外框轴接型的立体视图 图IB为单组外框轴接型的前视图 图IC为单组外框轴接型的侧视图 图2A为外框结构组合件结构设计一的立体视图 图2B为外框结构组合件结构设计一的几何定义图 图2C为外框结构组合件结构设计二的立体视图 图2D为外框结构组合件结构设计二的几何定义图 图3A为内框结构组结构设计一的立体视图 图3B为内框结构组结构设计一的几何定义 图3C为内框结构组结构设计二的立体视图 图3D为内框结构组结构设计二的几何定义 图4A为外框转动元件装设于外框设计一内侧的立体视图 图4B为内框转动元件装设于内框设计一外侧的立体视图 图4C为外框转动元件装设于外框设计二内侧的立体视图 图4D为内框转动元件装设于内框设计二外侧的立体视图 图5A为四组内轨弧杆组与外轨弧杆的立体视图 图5B为四组内轨弧杆组与外轨弧杆的几何定义 图6A为终端弧杆组外框轴接型的立体视图 图6B为终端弧杆组外框轴接型的焦点视图 图6C为终端弧杆组外框轴接型的几何定义 图7A为终端弧杆组内框轴接型的立体视图 图7B为终端弧杆组内框轴接型的焦点视图 图7C为终端弧杆组内框轴接型的几何定义 图8A为双组内框轴接型轭式外框设计一的立体视图 图8B为双组内框轴接型轭式外框设计一的几何定义 图8C为双组内框轴接型轭式外框设计二的立体视图 图8D为双组内框轴接型轭式外框设计二的几何定义 图9A为双组外框轴接型轭式内框设计一的立体视图 图9B为双组外框轴接型轭式内框设计一的几何定义 图9C为双组外框轴接型轭式内框设计二的立体视图 图9D为双组外框轴接型轭式内框设计二的几何定义 图IOA为单组内框轴接型的立体视图 图IOB为单组内框轴接的前视图 图IOC为单组内框轴接的侧视图 图IlA为双组外框轴接型的立体视图 图IlB为双组外框轴接型的前视爆炸图 图IlC为双组外框轴接型的侧视爆炸图 图12A为双组内框轴接型的立体视图 图12B为双组内框轴接型的前视爆炸图 图12C为双组内框轴接型的侧视爆炸图 图13A为双组外框轴接型轭式内框的立体视图 图13B为双组外框轴接型轭式内框的前视爆炸图 图13C为双组外框轴接型轭式内框的侧视爆炸图 图14A为双组内框轴接型轭式外框的立体视图 图14B为双组内框轴接型轭式外框的前视爆炸图 图14C为双组内框轴接型轭式外框的侧视爆炸 图15A内框轴接型之终端弧杆弧长为零特例的立体视图 图15B内框轴接型之终端弧杆弧长为零特例的几何定义 图15C外框轴接型之终端弧杆弧长为零特例的立体视图 图1?外框轴接型之终端弧杆弧长为零特例的几何定义 附图序号说明：内框结构组合件1、内框结构1〇、内框转动元件la、内框托架 lb、内框负载lc、内轨弧杆组合件2、内轨弧杆2〇、内接轴芯2a、外轨弧杆组3、外轨弧杆 3〇、外接轴芯3a、中接轴芯3b、外框结构组合件4、外框结构4〇、外框转动元件4a、外框托 架4b、外框负载4c、终端弧杆组5、终端弧杆5x、终端转动元件5a、终端承载5e 【具体实施方式】 以下请参照相关附图进一步说明本专利技术球坐标操控机构的实施例。为便于理解本 专利技术实施方式，以下相同组件采用相同符号标示说明。 请参阅图IA?图IC所示，本专利技术的球坐标操控机构其包括一外框结构组合件4、 一内框结构组合件1、包括四根外轨弧杆的外轨弧杆组3、包括四根内轨弧杆的内轨弧杆组 2及至少一组可选择轴接（即使用连接轴连接）于外框结构4〇或内框结构Io的终端弧杆 组5,其中； 外框结构组4,其包含一外框结构4〇、一设于外框结构4〇底部的外框托架4b、一设 于外框结构4〇内的外框酬载4c与四个设置于外框结构4〇预设位置的外框转动元件4a。 该外框结构4〇是由数个支架所组成，外框结构4〇上具有四端角u i(i = h4)，可定义出一外框 几何四面体，该外框几何四面体的四端角至几何四面体中心皆等距，外框几何轨道的半径 标示为r 4，且该四面体的四角心线共交于外框结构Io的中心〇u。各外框转动元件4a可装 设于外框结构4〇的外侧（如图2A、2C)或外框结构4〇的内侧（如图4A、4C)但其轴芯线必 重合于外框四面体的一角心线，外框结构4〇各角心线间夹角标示Ay外框几何轨道的半 径标示为r 4，如图2B、2D。 内框结构组合件1，其包含：一内框结构1〇、一设于内框结构内的内框托架lb、一 设于内框结构内的内框酬载Ic与四组设于内框结构Io预设位置的内框转动元件la。该内 框结构Io是由数个支架所组成，内框结构Io上具有四端角 Vi(i = h4)，可定义出一内框几何 四面体，该内框几何四面体的四端角至几何四面体中心皆等距，内框几何轨道的半径标示 Sr1，且该四面体的四角心线共交于内框结构Io的中心〇v。各内框转动元件Ia可装设于 内框结构Io的内侧（如图3A、3C)或内框结构Io的外侧（如图4B、4D)但其轴芯线必重合 于内框四面体的一角心线，内框结构Io各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球坐标操控机构，其特征在于：包含： 外框结构组合件，所述外框结构组合件包含数个支架所界定的一外框结构、及四个设置于外框结构预设位置的外框转动元件，每个外框转动元件的输出轴线界定出一外框几何四面体，每个外框转动元件的输出轴线共相交于外框结构一预设的外框结构中心位置； 内框结构组合件，所述内框结构组合件包含数个支架所界定的一内框结构、及四个设置于内框结构预设位置的内框转动元件，每个内框转动元件的输出轴线界定出一内框几何四面体，每个内框转动元件的输出轴线共相交于内框结构一预设的内框结构中心位置，且内框中心位置与外框中心位置重合； 外轨弧杆组，外轨弧杆组包括四根外轨弧杆，各外轨弧杆的外端，分别以一外接轴芯与外框转动元件轴结，且外轨弧杆的内端与一内轨弧杆的外端分别以一中接轴芯轴接，且外接轴芯及中接轴芯常态指向外框中心； 内轨弧杆组，内轨弧杆组包括四根内轨弧杆，各内轨弧杆的内端，分别以一内接轴芯与内框转动元件轴接，且内接轴芯常态指向内框结构中心； 其中同一系组之内轨与外轨弧杆的弧长角度总和小于或等于180°，其中任意两个外轨弧杆的弧长角度总和大于或等于外框结构相对应的两角心线夹角之总和，其中任意两个 内轨弧杆的弧长角度总和大于或等于内框结构相对应的两角心线夹角之总和； 至少一终端弧杆组，所述终端弧杆组具有一终端弧杆、两端分别轴接一终端转动元件与一终端承载，终端弧杆与任一外轨弧杆共轴装设于外框结构的一角心线上，使终端弧杆同心运转于内框结构与各内轨弧杆之间，其中终端弧杆的弧长角度小于或等于90度。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：崔文德，林淑青，
申请(专利权)人：崔文德，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71